La communication de cellule à cellule chez les bactéries
La bactérie myxococcus xanthus présente différentes formes de comportement d'auto-organisation en réponse à des stimuli environnementaux. Le projet MICROBIAL SENSING (Dissecting new mechanisms of bacterial cell-to-cell communication) a utilisé le m. xanthus comme système modèle pour étudier l'implication d'appareils sensoriels appelés systèmes chimio-sensoriels (Chemosensory systems, CSS) dans la communication entre cellules bactériennes et dans la formation des organes fructifères. Les chercheurs ont caractérisé tous les m. xanthus CSS et ont constaté que la bactérie contient 8 CSS prédits et 21 chimio-récepteurs. En supprimant systématiquement les composants et les chimiorécepteurs encodant les gènes, leur effet sur les comportements sociaux du m. xanthus a pu être déterminé. Des essais de phylogénétique, d'interaction protéine-protéine et de microscopie de fluorescence ont été utilisés pour identifier un grand module chimio-sensoriel formé par trois CSS interconnectés et plusieurs chimiorécepteurs. Il a aussi été constaté que des comportements complexes tels qu'une motilité de groupe et une formation de biofilm requièrent des appareils réglementaires comprenant plusieurs systèmes raccordés. Une analyse plus approfondie du m. xanthus a révélé que la protéine FrzB a la fonction imprévue de transporter des signaux au CSS cytoplasmique Frz. Les chercheurs ont également découvert que le chimiorécepteur cytoplasmique FrzCD forme des grappes de protéines en se liant au nucléoïde bactérien via un domaine de protéine terminal N similaire à celui observé chez les histones eucaryotes. En outre, au cours de la division cellulaire, les grappes ne sont pas uniformément séparées entre les deux cellules filles, ce qui entraîne des variations au niveau du nombre de grappes FrzCD de cellule à cellule au sein de la population bactérienne. Ces variations dans les grappes génèrent un bruit phénotypique qui est important pour les comportements sociaux du m. xanthus. Le bruit phénotypique est important chez les bactéries pour le déploiement de cellules spécialisées dans l'anticipation des changements indésirables possibles dans l'environnement. Il peut émaner d'un certain nombre de sources, y compris les variations de l'activité des cellules individuelles, les variations de cellule à cellule dans l'activité métabolique ou des niveaux de fluctuation d'un signal externe. Le projet a montré pour la première fois que le bruit phénotypique peut également être obtenu via plusieurs évènements de ségrégation aléatoires et irréguliers. En proposant une fonction pour le nucléoïde bactérien dans l'organisation des CSS et la génération de bruit phénotypique, le projet a fourni une nouvelle perspective sur son rôle dans la cellule bactérienne. MICROBIAL SENSING a donc donné de nouvelles informations sur la manière dont les cellules de m. xanthus communiquent et perçoivent l'environnement par le biais du CSS, permettant d'identifier de nouvelles cibles pour les antibiotiques et le traitement des infections par biofilm. Il a également apporté une contribution importante à l'étude des communautés bactériennes en reliant l'architecture de la cellule bactérienne, l'organisation fonctionnelle des complexes de transduction des signaux et les comportements cellulaires.
Mots‑clés
Biofilm, organes fructifères, myxococcus xanthus, MICROBIAL SENSING, systèmes chimio-sensoriels, chimio-récepteurs, nucléoïde, bruit phénotypique, protéine N-terminale